i
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 186 — #194
i
i
i
i
i
i
Exercices Corrigés
CHAPITRE 3 – MODÈLE DE LEWIS DES MOLÉCULES ET DES IONS
deux atomes peuvent donc s’entourer, contrairement à l’atome d’azote, de plus de huit électrons. C’est
le phénomène d’hypervalence (ou extension de valence).
3. Pour AsBr 3 , le nombre de paires de valence est égal à P V =
1 × 5 + 3 × 7
2
= 13. Si on décrit les
liaisons As–Br par des liaisons simples (3 paires), il reste trois paires non liantes sur les atomes de
brome et il reste donc 13 − 3 − 3 × 3 = 1 paire non liante sur l’atome d’arsenic central. Pour AsBr 5 ,
le décompte du nombre de paires de valence conduit à : P V =
1 × 5 + 5 × 7
2
= 20. Un calcul similaire
conduit à l’absence de doublet non liant sur l’arsenic dans la molécule de pentabromure de phosphore.
Les représentations de LEWIS sont les suivantes :
As
Br
Br
Br
As
Br
Br
Br
Br Br
Les charges formelles portées par les atomes d’arsenic sont nulles dans les molécules de AsBr 3 et
AsBr 5 . Les bromures NBr 3 et PBr 3 existent aussi (il n’y a pas d’hypervalence). En revanche, seul
PBr 5 existe, l’analogue azoté est exclu car l’atome d’azote, de la deuxième période de la classification
périodique ne peut pas connaître d’extension de valence.
4. Pour les ions arsénite, le nombre de paires de valence est égal à : P V =
1 × 5 + 3 × 6 + 3
2
= 13.
On commence à dessiner le squelette de l’ion (écriture 1) en utilisant trois paires pour créer trois liaisons simples arsenic/oxygène, puis on complète avec 13 − 3 = 10 paires de manière à ce que chaque
atome vérifie la règle de l’octet (écriture 2) et on calcule les charges formelles portées par les atomes :
C F (As) = 5 − 5 = 0 et C F (O) = 6 − 7 = −1. Nous obtenons une écriture de LEWIS (écriture 3) et en
déduisons une écriture mésomère (écriture 4).
As
O
O
O
As
O
O
O
As
O
O
O
1
2
3
As
O
O
O
4
etc
Pour les ions arséniate, le nombre de paires de valence est égal à : P V =
1 × 5 + 4 × 6 + 3
2
= 16. On
commence à dessiner le squelette de l’ion (écriture 1) en utilisant quatre paires pour créer trois liaisons simples arsenic/oxygène, puis on complète avec 16 − 4 = 12 paires de manière à ce que chaque
atome vérifie la règle de l’octet (écriture 2) et on calcule les charges formelles portées par les atomes :
C F (As) = 5 − 4 = +1 et C F (O) = 6 − 7 = −1. Nous obtenons une écriture de LEWIS (écriture 3) et en
déduisons une écriture mésomère (écriture 4) qui sera préférée car il n’y a pas de séparation de charges
(possibilité d’hypervalence). Il est possible d’écrire trois autres écritures mésomères.
1
2
etc
As
O
O
O
O
As
O
O
O
O
As
O
O
O
O
As
O
O
O
O
186
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 186 — #194
i
i
i
i
i
i
Exercices Corrigés
CHAPITRE 3 – MODÈLE DE LEWIS DES MOLÉCULES ET DES IONS
deux atomes peuvent donc s’entourer, contrairement à l’atome d’azote, de plus de huit électrons. C’est
le phénomène d’hypervalence (ou extension de valence).
3. Pour AsBr 3 , le nombre de paires de valence est égal à P V =
1 × 5 + 3 × 7
2
= 13. Si on décrit les
liaisons As–Br par des liaisons simples (3 paires), il reste trois paires non liantes sur les atomes de
brome et il reste donc 13 − 3 − 3 × 3 = 1 paire non liante sur l’atome d’arsenic central. Pour AsBr 5 ,
le décompte du nombre de paires de valence conduit à : P V =
1 × 5 + 5 × 7
2
= 20. Un calcul similaire
conduit à l’absence de doublet non liant sur l’arsenic dans la molécule de pentabromure de phosphore.
Les représentations de LEWIS sont les suivantes :
As
Br
Br
Br
As
Br
Br
Br
Br Br
Les charges formelles portées par les atomes d’arsenic sont nulles dans les molécules de AsBr 3 et
AsBr 5 . Les bromures NBr 3 et PBr 3 existent aussi (il n’y a pas d’hypervalence). En revanche, seul
PBr 5 existe, l’analogue azoté est exclu car l’atome d’azote, de la deuxième période de la classification
périodique ne peut pas connaître d’extension de valence.
4. Pour les ions arsénite, le nombre de paires de valence est égal à : P V =
1 × 5 + 3 × 6 + 3
2
= 13.
On commence à dessiner le squelette de l’ion (écriture 1) en utilisant trois paires pour créer trois liaisons simples arsenic/oxygène, puis on complète avec 13 − 3 = 10 paires de manière à ce que chaque
atome vérifie la règle de l’octet (écriture 2) et on calcule les charges formelles portées par les atomes :
C F (As) = 5 − 5 = 0 et C F (O) = 6 − 7 = −1. Nous obtenons une écriture de LEWIS (écriture 3) et en
déduisons une écriture mésomère (écriture 4).
As
O
O
O
As
O
O
O
As
O
O
O
1
2
3
As
O
O
O
4
etc
Pour les ions arséniate, le nombre de paires de valence est égal à : P V =
1 × 5 + 4 × 6 + 3
2
= 16. On
commence à dessiner le squelette de l’ion (écriture 1) en utilisant quatre paires pour créer trois liaisons simples arsenic/oxygène, puis on complète avec 16 − 4 = 12 paires de manière à ce que chaque
atome vérifie la règle de l’octet (écriture 2) et on calcule les charges formelles portées par les atomes :
C F (As) = 5 − 4 = +1 et C F (O) = 6 − 7 = −1. Nous obtenons une écriture de LEWIS (écriture 3) et en
déduisons une écriture mésomère (écriture 4) qui sera préférée car il n’y a pas de séparation de charges
(possibilité d’hypervalence). Il est possible d’écrire trois autres écritures mésomères.
1
2
etc
As
O
O
O
O
As
O
O
O
O
As
O
O
O
O
As
O
O
O
O
186